本發(fā)明涉及瓦斯?jié)B透性實(shí)驗(yàn)裝置，特別是指一種承載煤裂隙觀測(cè)及瓦斯?jié)B流可視化實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

煤與瓦斯突出是煤礦生產(chǎn)中遇到的一種極為復(fù)雜的礦井瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。近些年來(lái)，各地煤礦瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出事故頻發(fā)，煤礦瓦斯災(zāi)害已嚴(yán)重影響到煤炭工業(yè)的健康發(fā)展。煤與瓦斯突出是地應(yīng)力、瓦斯壓力及煤巖物理力學(xué)性質(zhì)共同作用的結(jié)果。因此，深入研究地應(yīng)力、瓦斯耦合作用下的煤巖力學(xué)特性，特別是從細(xì)觀角度，對(duì)煤巖破壞過(guò)程中裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展動(dòng)態(tài)過(guò)程以及最后破壞狀態(tài)進(jìn)行研究，有利于更深入地了解含瓦斯煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)揭示煤巖動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生機(jī)理及開(kāi)發(fā)相應(yīng)災(zāi)害防治技術(shù)具有重要的理論價(jià)值和工程指導(dǎo)意義。

目前，瓦斯?jié)B透性實(shí)驗(yàn)裝置的夾持器多為不透明剛性材料，相當(dāng)于瓦斯?jié)B透性實(shí)驗(yàn)在一個(gè)黑箱里進(jìn)行，若要研究瓦斯?jié)B流過(guò)程當(dāng)中煤的裂隙擴(kuò)展特征，現(xiàn)有裝置無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)需要；現(xiàn)有滲透板結(jié)構(gòu)不合理，瓦斯?jié)B透效果不好，得不到較好的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；裝置智能化程度低，實(shí)驗(yàn)過(guò)程繁瑣，增加實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種承載煤裂隙觀測(cè)及瓦斯?jié)B流可視化實(shí)驗(yàn)裝置，解決了不透明的實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)需要問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種承載煤裂隙觀測(cè)及瓦斯?jié)B流可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括透明鋼化玻璃，透明鋼化玻璃安裝在底座上，透明鋼化玻璃和底座之間設(shè)有壓力室，壓力室通過(guò)管路依次與第一閥門(mén)、第一壓力表、圍壓供氣壓裝置連通，壓力室通過(guò)管路與第二閥門(mén)連通；壓力室內(nèi)設(shè)有透明熱縮管，透明熱縮管內(nèi)部設(shè)有試件，透明熱縮管的上部配合有上巖芯塞，上巖芯塞與活塞桿連接，活塞桿穿過(guò)透明鋼化玻璃，活塞桿與透明鋼化玻璃之間設(shè)有密封膠圈，活塞桿與加載缸體連接，加載缸體與液壓油連接，試件通過(guò)管路依次與上巖芯塞、活塞桿、流量計(jì)、減壓閥、甲烷氣體連通；透明熱縮管的下部配合有下巖芯塞，下巖芯塞與底座配合，試件通過(guò)管路依次與下巖芯塞、底座、第三閥門(mén)、阻尼器、真空泵連通；透明鋼化玻璃外部設(shè)有顯微攝像機(jī)，顯微攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。

所述的加載缸體與液壓油通過(guò)兩條管路連接，一條管路上設(shè)有第二壓力表，另一條管路上設(shè)有第三壓力表，第一壓力表、第二壓力表和第三壓力表均與計(jì)算機(jī)連接，第一閥門(mén)、第二閥門(mén)和第三閥門(mén)均與計(jì)算機(jī)連接，流量計(jì)和真空泵均與計(jì)算機(jī)連接。

所述的上巖芯塞與試件之間設(shè)有滲流板，下巖芯塞與試件之間設(shè)有滲流板，滲流板的半徑為nr，滲流板包括由內(nèi)到外的n層，相鄰的兩層之間設(shè)有隔板，滲流板第一層為半徑為r的中心圓，第2~n層為環(huán)寬為r的圓環(huán)，n-1個(gè)圓環(huán)的半徑從2*r增加至n*r并且依次增加r，中心圓上開(kāi)有一個(gè)通孔，第n層的圓環(huán)分為面積相同的2n-1塊，每層圓環(huán)相鄰的兩塊之間設(shè)有隔板，每塊中心處上有一個(gè)通孔，其中，n為正整數(shù)，r為正數(shù)。

所述的底座內(nèi)設(shè)有壓力開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)與下巖芯塞配合，壓力室內(nèi)設(shè)有照明燈和光控開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)與光控開(kāi)關(guān)連接，光控開(kāi)關(guān)與照明燈連接，照明燈與計(jì)算機(jī)連接；壓力室內(nèi)設(shè)有瓦斯傳感和氣壓傳感，瓦斯傳感和氣壓傳感與計(jì)算機(jī)連接。

本技術(shù)方案能產(chǎn)生的有益效果：能夠在承載煤瓦斯?jié)B流過(guò)程中對(duì)煤樣裂隙擴(kuò)展圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，采用透明鋼化玻璃，同時(shí)煤試件周?chē)捎猛该鳠峥s管包圍，壓力室采用氣體供壓，而氣體不影響裂隙擴(kuò)展的圖像觀測(cè)，采用顯微攝像機(jī)對(duì)承載煤瓦斯?jié)B流過(guò)程中煤樣裂隙擴(kuò)展進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)、記錄各裝置的工作參數(shù)，并智能控制各裝置的工作狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)人員不但可以監(jiān)測(cè)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，還可以調(diào)取計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)智能控制實(shí)驗(yàn)的流程，使實(shí)驗(yàn)操作智能化，降低人工勞動(dòng)量。

本裝置的滲流板結(jié)構(gòu)合理，每個(gè)通孔分擔(dān)相同體積的氣體，使得氣流更加均勻，更加真實(shí)的模擬瓦斯?jié)B流過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)裝置的真實(shí)性；照明燈能在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，光照強(qiáng)度不足的情況下輔助照明，提高顯微攝像機(jī)拍攝清晰度，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明滲流板結(jié)構(gòu)圖。

其中：1-甲烷氣體；2-減壓閥；3-流量計(jì)；4-加載缸體；5-活塞桿；6-密封膠圈；7-透明鋼化玻璃；8-壓力室；9-透明熱縮管；10-上巖芯塞；11-試件；12-下巖芯塞；13-底座；14-閥門(mén)；15-壓力表；16-圍壓供氣壓裝置；17-壓力表；18-壓力表；19-液壓油；20-閥門(mén)；21-閥門(mén)；22-阻尼器；23-真空泵；24-計(jì)算機(jī)；25-顯微攝像機(jī)；26-壓力開(kāi)關(guān)；27-光控開(kāi)關(guān)；28-照明燈；29-瓦斯傳感；30-氣壓傳感。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1~2所示，一種承載煤裂隙觀測(cè)及瓦斯?jié)B流可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括透明鋼化玻璃7，透明鋼化玻璃7安裝在底座13上，透明鋼化玻璃7和底座13之間設(shè)有壓力室8，壓力室8通過(guò)管路依次與第一閥門(mén)14、第一壓力表15、圍壓供氣壓裝置16連通，壓力室8通過(guò)管路與第二閥門(mén)20連通；壓力室8內(nèi)設(shè)有透明熱縮管9，透明熱縮管9內(nèi)部設(shè)有試件11，透明熱縮管9的上部配合有上巖芯塞10，上巖芯塞10與活塞桿5連接，活塞桿5穿過(guò)透明鋼化玻璃7，活塞桿5與透明鋼化玻璃7之間設(shè)有密封膠圈6，活塞桿5與加載缸體4連接，加載缸體4與液壓油19連接，試件11通過(guò)管路依次與上巖芯塞10、活塞桿5、流量計(jì)3、減壓閥2、甲烷氣體1連通；透明熱縮管9的下部配合有下巖芯塞12，下巖芯塞12與底座13配合，試件11通過(guò)管路依次與下巖芯塞12、底座13、第三閥門(mén)21、阻尼器22、真空泵23連通；透明鋼化玻璃7外部設(shè)有顯微攝像機(jī)25，顯微攝像機(jī)25與計(jì)算機(jī)24連接。

所述的加載缸體4與液壓油19通過(guò)兩條管路連接，一條管路上設(shè)有第二壓力表17，另一條管路上設(shè)有第三壓力表18，第一壓力表15、第二壓力表17和第三壓力表18均與計(jì)算機(jī)24連接，第一閥門(mén)14、第二閥門(mén)20和第三閥門(mén)21均與計(jì)算機(jī)24連接，流量計(jì)3和真空泵23均與計(jì)算機(jī)24連接。

所述的上巖芯塞（10）與試件（11）之間設(shè)有滲流板，下巖芯塞（12）與試件（11）之間設(shè)有滲流板，滲流板的半徑為nr，滲流板包括由內(nèi)到外的n層，相鄰的兩層之間設(shè)有隔板，滲流板第一層為半徑為r的中心圓，第2~n層為環(huán)寬為r的圓環(huán)，n-1個(gè)圓環(huán)的半徑從2*r增加至n*r并且依次增加r，中心圓上開(kāi)有一個(gè)通孔，第n層的圓環(huán)分為面積相同的2n-1塊，每層圓環(huán)相鄰的兩塊之間設(shè)有隔板，每塊中心處上有一個(gè)通孔，其中，n為正整數(shù)，r為正數(shù)。

所述的底座13內(nèi)設(shè)有壓力開(kāi)關(guān)26，壓力開(kāi)關(guān)26與下巖芯塞12配合，壓力室8內(nèi)設(shè)有照明燈28和光控開(kāi)關(guān)27，壓力開(kāi)關(guān)26與光控開(kāi)關(guān)27連接，光控開(kāi)關(guān)27與照明燈28連接，照明燈28與計(jì)算機(jī)24連接；壓力室8內(nèi)設(shè)有瓦斯傳感29和氣壓傳感30，瓦斯傳感29和氣壓傳感30與計(jì)算機(jī)24連接。

本發(fā)明使用說(shuō)明：在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，打開(kāi)計(jì)算機(jī)24，計(jì)算機(jī)24控制第三閥門(mén)21打開(kāi)，真空泵23抽真空后，關(guān)閉第三閥門(mén)21，去除真空泵23，阻尼器22起減振消能的作用。檢查第一壓力表15、第二壓力表17、第三壓力表18和流量計(jì)3是否正常顯示，檢查顯微攝像機(jī)25與計(jì)算機(jī)24連接是否正常，由圍壓供氣壓裝置16加圍壓至預(yù)定值，第一閥門(mén)14和第二閥門(mén)20控制圍壓的加載與卸載。打開(kāi)甲烷氣體1開(kāi)始供氣，甲烷氣體1的壓力通過(guò)減壓閥2控制，甲烷氣體1經(jīng)流量計(jì)3、活塞桿5、上巖芯塞10進(jìn)入試件11，加載缸體4通過(guò)液壓油19提供動(dòng)力，由加載缸體4經(jīng)活塞桿5對(duì)試件11進(jìn)行加載，顯微攝像機(jī)25經(jīng)透明鋼化玻璃7、充滿氣體的壓力室8、透明熱縮管熱縮9觀測(cè)試件11的裂隙擴(kuò)展過(guò)程，透明鋼化玻璃7通過(guò)密封膠圈6與活塞桿5密封好，計(jì)算機(jī)24自動(dòng)存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)顯示顯微攝像機(jī)25錄像，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，甲烷經(jīng)試件11、下巖芯塞12、底座13、第三閥門(mén)21排出。

流量計(jì)3、壓力表、閥門(mén)、瓦斯傳感29和氣壓傳感30均與計(jì)算機(jī)24相連，加載的過(guò)程中計(jì)算機(jī)24自動(dòng)儲(chǔ)存并實(shí)時(shí)顯示圍壓壓力、甲烷流量數(shù)值和各個(gè)裝置的參數(shù)值，并對(duì)各個(gè)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少人工操作，提高實(shí)驗(yàn)精度與智能化程度。

當(dāng)活塞桿5對(duì)試件11加載時(shí)，加載力作用在壓力開(kāi)關(guān)26上，壓力開(kāi)關(guān)26閉合，同時(shí)當(dāng)壓力室8內(nèi)光照強(qiáng)度低于攝像需要時(shí)，光控開(kāi)關(guān)27閉合，照明燈28開(kāi)啟，輔助顯微攝像機(jī)25的照明，為限位攝像提供更好的光照條件。

滲流板中心圓的面積為π*r²，設(shè)有一個(gè)通孔，第n-1層圓環(huán)的面積為（2n-1）*π*r²，第n-1層圓環(huán)上均勻開(kāi)有2n-1個(gè)通孔，每個(gè)通孔分配相同面積的滲流板，即分配相同的氣體流量，使得滲流更加均勻，更加真實(shí)的模擬瓦斯?jié)B流過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)裝置的真實(shí)性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。